情報システムのモデリングにおける最も初期の業績の1つは、「情報を規定する正確で抽象的な方法とデータ処理問題の時間的特徴」を論じた、YoungとKent（1958）によって為された。彼らは、「ハードウエアのあらゆる部分を取り巻く問題のための分析者に可能となるべき1つの表記法」を作ることを望んだ。彼らの作業は最初、異なるハードウエア・コンポーネントを使う異なる代替的実装を設計するための、1つの抽象仕様と不変の基盤を作る努力であった。情報システム・モデリングにおける次のステップは、「データ処理のシステム・レベルで、マシン独立の問題定義言語の正しい構造」を開発すると言う、本質的にYoungとKentと同じことを目指した、1959年に編成されたIT業界コンソーシアムである、CODASYLによって行われた。これが1つの特定な情報システムの情報代数学（en:Information_algebra）の開発に導いた。1960年代にデータモデリングは、経営情報システム概念の導入と共に更にその重要性を増大させた。Leondes（2002）によれば、「必要なとき、情報システムは、管理目的のためデータと情報を提供する。このIntegrated_Data_Store (IDS)と呼ばれる、第一世代データベースシステムが、GEのチャールズ・バックマンによって設計された。2つの有名なデータベース・モデル:ネットワーク型データモデル、および階層型データモデルがこの期間中に提案された。」1960年代の終わりに向けて、エドガー・F・コッドは、彼のデータ編成の理論を練り、一階述語論理に基づいたデータベース管理のためのリレーショナル・モデルを提案した。1970年代に実体関連モデルが、1976年にピーター・チェンによって初めて提案され、概念データモデルの新しいタイプとして出現した。実体関連モデルは、データベースに格納される情報ニーズや情報のタイプを記述するための、要求分析中の情報システム設計の最初のステージで使われた。この技術は、あらゆる概念体系、すなわち、一定の関心の領域のための、概念の全貌と分類とそれらの関連、を記述できる。 1970年代、G.M. Nijssenは、「自然言語情報分析手法」（NIAM）を開発し、そして1980年代にそれを発展させたオブジェクト役割モデリング（ORM）をTerry Halpinと一緒に開発した。Jan L. Harrington（2000）によれば、更に1980年代に、「オブジェクト指向パラダイムの開発が、我々がデータとデータに作用する手続きを見る方法に基本的な変化をもたらした。伝統的に、データと手続きは：データベースにデータとそれらの関連、アプリケーション・プログラムに手続きをと、別々に格納されていた。オブジェクト指向では、しかしながら、そのデータと共にエンティティの手続きを組み合わせた。」
大量の構造化されたデータや構造化されないデータを管理することは、情報システムの主要な機能である。データモデルは、リレーショナル・データベースのようなデータ管理システムでの記憶装置のための構造化されたデータを記述する。それらは、典型的に、ワードプロセッサ文書、電子メール、ピクチャ、音声あるいはビデオのような、非構造化データを記述しない。
シャーロック（演：ベネディクト・カンバーバッチ）は慈善家・実業家のカルヴァートン・スミス（演：トビー・ジョーンズ）を父に持つフェイス・スミスから依頼を受ける。彼女は、3年前に父から人殺し計画を明かされていた、という。しかし、このとき同時に投与されていた忘却剤により、肝心の対象である「誰か」の名前を思い出せないと言い、このことで人生が変わってしまったと訴える。これを苦にして自殺企図のあるフェイスをシャーロックは夜中散歩に連れだし、彼女の銃を取り上げて川に捨てる。シャーロックが銃と川からメアリーの死、そして赤ひげの幻覚に捕らわれている間に、フェイスは姿を消してしまう。その後シャーロックは、スミスが明かした計画は特定の「誰か」の名前ではなく、「誰でも(anyone)」であり、殺人行為を目的とするシリアルキラーだったとの結論に辿り着き、自説をTwitterで発表する。フェイスとシャーロックの散歩から3週間後、妻メアリーを亡くしたばかりのジョン（演：マーティン・フリーマン）は、不眠症とメアリーの幻覚に悩まされ、娘を預けてセラピストの元に戻っていた。彼はシャーロックとも疎遠になっていたが、家主のハドスン夫人（演：ユーナ・スタッブス）が、薬物中毒になっていたシャーロックを無理矢理ジョンの元へ連れてくる。その後、セラピストの家へは、2週間前にシャーロックに指示されたというスミスの配下と、モリー（演：ルイーズ・ブリーリー）が現れる。シャーロックとジョンはスミスのCM撮影に付き合った後、彼が経営する病院へ向かう。シャーロックはスミスを追い詰めるため娘のフェイスを呼び出すが、病院のモルグへやってきた彼女は、彼が一夜を過ごした女性とは別人だった。この事態に混乱したシャーロックはスミスを襲おうとし、ジョンに制止されて彼の病院へ入院することになる。シャーロックがひとり残された病室に、スミスが秘密の扉から入ってくる。スミスは病棟全体を、敬愛するH・H・ホームズに倣って「殺人病棟」に作り替えていた。一方ベーカー街221Bではマイクロフト（演：マーク・ゲイティス）による家宅捜索が行われており、ジョンはメアリー（演：アマンダ・アビントン）がシャーロックに残したビデオメッセージを見つける。ジョンはこれを見て病院へ駆けつけ、スミスに殺されかけたシャーロックをすんでのところで救出する。また、ジョンが持ち込んだ杖にはシャーロックによって盗聴器が隠されており、スミスの告白が録音されたことで彼は逮捕される。スミスの逮捕後、ジョンはメアリーの死にシャーロックの責任は無いと断言する。直後、シャーロックの元にアイリーン・アドラーからメッセージが届き、ジョンは死んだはずだった彼女の生存を知る。彼女に返信したがらないシャーロックに、ジョンはチャンスはいつまでも無いと説教し、幻覚のメアリーへ自身の浮気を告白する。ジョンが再びセラピストの元へ戻った後、シャーロックは偽フェイスから受け取ったメモに、モリアーティのメッセージだった "Miss me?"（意味：会いたかった？）との文字が書かれていることに気付く。彼女はジョンに、自分こそホームズ家3兄妹のひとり・ユーラス（演：シャーン・ブルック）だと明かし、ジョンの浮気相手のエリザベス、偽フェイスも全て自分の変装だったと明かす。ユーラスはジョンへ向けて銃を撃ち、物語はクリフハンガーとなる。